【正文】 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： XXXXXXX 2021 年 10 月 摘 要 本論文設(shè)計(jì)的是 基于 西門子 S7200 系列 PLC 構(gòu)成的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，本文闡述了自動(dòng)售貨機(jī)的來源與發(fā)展，以及它在國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的方案進(jìn)行了論證，介紹了 PLC 的基本組成 、特點(diǎn)以及工作原理，對(duì) 基于 西門子 S7200 系列 PLC 構(gòu)成的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)過程進(jìn)行較為細(xì)致的論述。 文中詳盡地介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的各硬件組成，并完成了 PLC 外部接線圖。介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的基本原理以及工作流程去幫助大家理解，然后把程序分為幾個(gè)程序塊，分別對(duì)程序塊進(jìn)行編程。程序涉及到了自動(dòng)售貨機(jī)工作的絕大部分過程。 關(guān)鍵詞 : PLC；梯形圖； I/O 點(diǎn)的分配；自動(dòng)售貨機(jī) Abstract This graduation design is based on Siemens S7200 series PLC constitute a vending machine control system. The design describes the vending machine source and development, and its development both at home and abroad and the present condition of the vending machine scheme are discussed. The PLC basic position, characteristics and working principle be introduced. Detailed discussion is based on Siemens S7200 series PLC constitute a vending machine system overall design process. It is a detailed description of the vending machine of the hardware position and pleted PLC exterior wiring diagram in this graduation design. During the writing of the PLC ladder diagram, this paper uses is Siemens PLC ladder diagram special pile software article introduces the basic principle of the vending machine and the working process to help you depth of understanding, and then the program is divided into several blocks, to block respectively for programming. The programmable logic controller is specified in the role of the vending machine. Program involving vending machine work most of the process. Using PLC automatic vending machine improves the system39。 The I/O point distribution。它又被稱為 24 小時(shí)營業(yè)的微型超市。 在中國 ,自動(dòng)售貨機(jī) 1999 年開始進(jìn)人中國市場．如今，在機(jī)場、地鐵、商場、公園等客流較大的場所，已不難發(fā)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的身影。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對(duì)的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動(dòng)售貨機(jī)作為一 種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了 它的售貨領(lǐng)域非常廣泛，是發(fā)達(dá)國家商品零售的一種主要方式。但由于售貨機(jī)分布零散、范圍廣闊的特點(diǎn)，自動(dòng)售貨機(jī)在為消費(fèi)者帶來方便的同時(shí)，也為經(jīng)營者在監(jiān)控、管理、維護(hù)等方面帶來很大的不便。 本系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可以使自動(dòng)售貨機(jī)的經(jīng)營者可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)的銷售狀況進(jìn)行商品銷售狀況分析，預(yù)測商品的銷售走勢，確定合理的采購和配送策略，以期獲得最高的投資回報(bào)率。 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ； （ 2 分鐘）不按任何按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣； ，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮綠燈； 綠燈時(shí)，按下相應(yīng)的按鍵，相應(yīng)的物品排出，同時(shí)指示燈綠燈閃爍； ，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客； （ 20 秒）無操作，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客； ，按下退款按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客； ，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，顧客按下相應(yīng)的按鍵無反應(yīng)（不出物品，不減余額），并向總部發(fā)送所缺物品的信息。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù) PLC 的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和外部接線圖分析說明該設(shè)計(jì)的控制原理過程。首先就得根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求準(zhǔn)確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖，這樣才能真正理解本次自動(dòng)售貨機(jī)的控制原理。這個(gè)現(xiàn)象都表明在物質(zhì)生活提高的同時(shí)，精神生活也提高了，隨處可見的出租車，還有隨處可見的售貨機(jī)，這在繁華的都市也已成為不可缺少的一個(gè)為市民提供方便的一部機(jī)器，只需要投幾個(gè)硬幣就可以選擇自己想要的物品。 自動(dòng)售貨機(jī) 解放了人力，方便了生活，創(chuàng)造了效益，方便廣大的市民 。 認(rèn)識(shí) PLC 可編程控制器簡稱 PLC，是一種以微處理器為核心的用于工程自動(dòng)控制的工業(yè)控制機(jī)，其本質(zhì)是一臺(tái)工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)。硬件主要由中央處理器 CPU、存貯器、輸入 /輸出單元以及編程器、電源和智能輸入 /輸出單元等構(gòu)成。 PLC 是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器、可以編制程序的控制器。 PLC 總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。 第二章 PLC 的概述 PLC 的定義 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。目前，世界上生產(chǎn) PLC 的主要廠家有 65 個(gè)，其中最有名氣的廠家在日本、美國和德國。日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。還有德國的西門子，荷蘭的飛利 浦，香港的鷹達(dá)等公司也是很有名氣的。 PLC 的工作原理 PLC 的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。但是 PLC 也有它自己的特點(diǎn)， PLC 在 確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機(jī)，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。 PLC 的掃描全過程如圖 22 所示。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。 （ 3） 輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實(shí)際輸出。其中， CPU 是 PLC 的核心；輸入單元 /輸出單元是 CPU 與現(xiàn)場輸入 /輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備，其硬件構(gòu)成圖如圖 23。它提供的編程語言通常有以下 5 種：梯形圖（ LAD）、語句表（ STL）、順序功能圖（ SFC）、功能塊圖（ FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ ST）。 （ 2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng) PLC 及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。 （ 4）功能完善 在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 （ 6）體積小，維護(hù)操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。 （ 8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化 PLC 將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體。定時(shí)器的工作過程與繼電器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本相同，但它沒有瞬動(dòng)觸點(diǎn)， 失電時(shí)，常閉觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)打開 ； 定時(shí)器得電時(shí)，常閉觸點(diǎn)打開，常開觸點(diǎn)閉合 。定時(shí)器指令表見表 31。 表 32 加減乘除指令 梯形圖 語句表 描述 梯形圖 語句表 描述 ADD_I +I INT1,OUT 整數(shù)加法 DIV_DI /D INT1,OUT 雙整數(shù)除法 SUB_I I INT1,OUT 整數(shù)減法 ADD_R +R INT1,OUT 實(shí)數(shù)加法 MUL_I *I INT1,OUT 整數(shù)乘法 SUB_R R INT1,OUT 實(shí)數(shù)減法 DIV_I /I INT1,OUT 整數(shù)除法 MUL_R *R INT1,OUT 實(shí)數(shù)乘法 ADD_DI +D INT1,OUT 雙整數(shù)加法 DIV_R /R INT1,OUT 實(shí)數(shù)除法 SUB_DI D INT1,OUT 雙整數(shù)減法 MUL MUL INT1,OUT 整數(shù)乘法產(chǎn)生雙整數(shù) MUL_DI *D INT1,OUT 雙整數(shù)乘法 DIV DIV INT1,OUT 帶余數(shù)的整數(shù)除法 在語句表中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘、除指令分別執(zhí)行下列運(yùn)算： IN1+ OUT =OUT， OUT— IN1=OUT， IN1* OUT =OUT， OUT /IN2=OUT。 在實(shí)際生活中，我們見到的售貨機(jī)可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。例如：售貨機(jī)中有 2 種商品， A 商品價(jià)格為 元， B 商品為 1 元。當(dāng)按下選擇 A 商品的價(jià)格時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去 A商品的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取 A 號(hào)商品到出貨口。由此看來，售貨機(jī)一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以及在退幣時(shí)的除法運(yùn)算，這是它的內(nèi)部功能。 自動(dòng)售貨機(jī) I/O 點(diǎn)的分配 輸入 /輸出單元通常也稱 I/O 單元或 I/O 模塊，是 PLC 與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。本次智能搶答器 I/O 點(diǎn)的分配如表 33 所示。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，在順序功能圖中允許和別的語言編程的程序嵌套?？梢杂庙樞蚬δ軋D來描述系統(tǒng)的功能，根據(jù)它可以很容易地設(shè)計(jì)出梯形圖程序。 梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號(hào)的基礎(chǔ)上演變而來的。 繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)。 在梯形圖中，有兩根豎直的直線，被稱為母線，現(xiàn)在很多 PLC 只 保留了左邊的母線，而把右邊的母線略去不寫。左邊的母線就如電源的“正極”，而右邊的母線就如電源的“負(fù)極”。如果沒有能流，則線圈未被激勵(lì)，“能流”在任何時(shí)刻都不會(huì)通過接點(diǎn)自右向左流。 本次自動(dòng)售貨機(jī)的梯形圖如下所示： 圖 34 傳統(tǒng)繼電器控制線路圖和 PLC 梯形圖 a 傳統(tǒng)繼電器控制線路圖 b PLC 梯形圖 第四章 工藝流程和工作過程分析 工藝流程 、一元的硬幣 ； （ 2 分鐘）不按任何按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣； ，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮綠燈； ，按下按下相應(yīng)的按鍵，相應(yīng)的物品排出，同時(shí)指示燈綠燈閃爍； ，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客 ； 20 秒無操作，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客； ，按下退款按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客； ； ，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，顧客按下相應(yīng)的按鍵無反應(yīng)（不出物品，不減余額），并向總部發(fā)送所缺物品。網(wǎng)絡(luò) 2是一元信號(hào)到加十。當(dāng)無食品 五角時(shí)按下食品五角按鍵，不減余額，不出物品。網(wǎng)絡(luò) 6 是當(dāng)余額大于或等于五角時(shí)，如果沒按下食品五角按鍵，則食品五角綠燈常亮。等物食品五角時(shí)綠燈不亮不閃爍。同理，網(wǎng)絡(luò) 8 至網(wǎng)絡(luò) 12 是食品一元控制程序，網(wǎng)絡(luò) 13 至網(wǎng)絡(luò) 17 是飲料一元控制程序，網(wǎng)絡(luò)18 至網(wǎng)絡(luò) 22 是飲料兩元控制程序，網(wǎng)絡(luò) 23 至網(wǎng)絡(luò) 27 是日用兩元控制程序，網(wǎng)絡(luò) 28 至網(wǎng)絡(luò) 32 是日用三元控制程序。網(wǎng)絡(luò) 34 是無人操作計(jì)時(shí)。網(wǎng)絡(luò) 3 37 分別是找五角、找一元。 圖 51 售貨機(jī)的外部接線圖